JPH039096A - 可変速給水装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野］ 本発明は、給水設備の水量調節を行なう可変速給水装置
及及びその運転方法に関する。

［従来の技術］ 従来、給水設備では、配管末端における使用者側におい
て所要の圧力、流量を得たい要請があけ、使用流量は変
動するが所要の圧力を保持する必要がある。そして使用
水量の変動に対しては、種々の電動機可変速方式により
給水ポンプを可変速させて、給水負荷の大小に関係なく
、ポンプ吐出圧力を一定にするシステム（方式）が近年
象、速に普及しつつあるが、最近は、推定方式による末
端圧カ一定制御もシステム化されて来ている。

上記のようなシステムは、演算部により予め設定しであ
る目標圧力に対し、プロセス値である運転圧力をＰ　Ｉ
　（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒ
ａｌ）制御により一致させて、偏差をゼロとするもので
ある。

第６図は、ポンプ吐出圧力を一定にする定圧制御の例で
、横軸に流量、縦軸に圧力を示す。この場合、ポンプの
吐出圧力Ｐは配管束◇：ｉ；必要圧力Ｐｎに最大流量時
の管路の圧力損失Ｐｃを加えた圧力で、ポンプの吐出圧
力が一定圧力になるように回転速度を制御している。

また第７図は、第６図と同座標で示す推定方式による末
端圧カ一定制御の例で、末端推定圧力が一定になるよう
に管路の圧損を見込んでポンプ吐出圧力Ｐを定める。管
路の圧力損失Ｐｃの流量に対応する変化、即ち抵抗曲線
に従ってポンプ吐出圧力を変化させる。（特開昭６０−
１５６９９５号公報参照） 〔発明が解決しようとする課題〕 上記した従来の可変速給水装置において、吐出圧カ一定
制御の場合は、目標値となる圧力が流量や回転数に関係
なく常に一定であるが、推定方式による末端圧カ一定制
御では、目標圧となる圧力が流量又は回転数の変化に伴
って随時変化するため、ＰＩ制御が収束しにくいという
点がある。

圧力タンクがない場合には、ポンプの回転数変化と、管
内圧力の変化の応答遅れは殆んどなく、収束可能である
が、圧力タンクがこのシステム系内に入ると、圧力タン
ク容量や圧力タンク内への空気の封入圧力等によけ、圧
力タンク内の空気の振幅によるポンプの回転数変化と管
内圧力の変化に応答遅れが生し、収束できずにハンチン
グ状態を起こしたけ、収束するまでに非常に長い時間を
要する場合がある。これは、圧力タンクに封入しである
空気の収縮率が水に比べ溝かに大きいためである。

例えば、運転中のポンプの圧力が変化して下ったとする
と、目標圧との間に偏差が生し、ＰＩ制御によりポンプ
は回転数を上げて圧力を上昇させようとする。圧力タン
クがある場合、特にタンク容量が大きい場合、空気の収
縮率が大きいため、圧力上昇がゆっくりとなけ、運転圧
力が所定の目標圧となった時点では、既にＰＩ制御から
の回転数上昇指令はオーバーシュートしておけ、結果的
には所定圧より上がり過ぎてしまう。そして今度はＰＩ
制御が回転数下降指定に変わるが、再び所定の目標圧力
となった時点では、既にＰＩ制御からの回転数下降指令
はオーバーシュートしておけ、結果的には所定圧より下
がり過ぎてしまうことになけ、このような動作（ハンチ
ング）を繰り返してしまうことになる。

特に、締切時の圧力と回転数のデータを読み込んで目標
圧力を設定する推定末端圧カ一定制御方式の場合、目標
となる圧力に近づけるために回転数を変化させると、回
転数が変化したことで再び目標圧力が変わるため、制御
が収束しにくいことが多いという問題点があった。

本発明は、圧力タンクによるポンプの回転数変化と管内
圧力の変化の応答遅れを無くすようにした可変速給水装
置及びその運転方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するだめの手段］ 上記の目的を達成するために、本発明は、ポンプと、該
ポンプの吐出側に設けた圧力タンクと、ポンプの吐出圧
力を検知する圧力センサと、ポンプの吐出流量で少水量
を検知できる流量スイッチと、ポンプを可変速する可変
速装置、ＰＩ制御装置、各運転点における回転数と圧力
の関係又は流量と圧力の関係を予め設定する演算部及び
制御部を有する制御装置とを備え、ポンプを可変速さ−
Ｕることによりポンプの末端圧力を推定方式により一定
に保ち又はポンプの吐出圧力を一定に保つようにした可
変速給水装置において、前記圧力タンクの手前に電磁弁
を取付け、該電磁弁を開閉することにより定常運転時の
圧力タンクによる圧力脈動を防止するようにしたことを
特徴としている。

上記電磁弁は、ポンプ吐出側に接続される主配管から分
岐される圧力タンク配管の途中に設けるのが望ましく、
また上記制御装置は、定常運転時に上記電磁弁を閉じ、
少水量時に、ポンプ停止前に圧力タンク内に水を蓄圧す
る際に該電磁弁を開き、その後にポンプを停止させ、再
度圧力が低下しポンプが再始動した後に該電磁弁を閉じ
るさらに作動されるようになっている。

〔作　用〕

当該給水ポンプの可変速自動運転をスタートさせると、
（１）当初、電磁弁は閉じておけ、圧力タンクは当該シ
ステム系内から切り離されている。

（ｉｉ）制御装置の演算部で可変速装置からの現在の回
転数信号又は流量センサ等からの現在の流量信号から予
め設定した目標圧力と圧力センサのプロセス値とをＰＩ
制御装置で比較演算し、可変速装置により適正な電動機
回転数指令を出力し、安定した推定末端圧カ一定制御又
は吐出圧カ一定制御が得られる。

（ｉｉｉ　）負荷側の使用水量が少なくなると、流量ス
イッチが少水量を検知して、ポンプモーターが最高回転
数で運転を行なう。その際、制御部からの信号により電
磁弁が開いて圧力タンクが当該システム系内につながけ
、該圧力タンクへ蓄圧を行なつ。

（ｉｖ）蓄圧が完了すると、ポンプ・モータは停止する
。このように該ポンプ・モータが停止することにより省
エネルギが図られ、ポンプ停止中は圧力タンクにより必
要圧力が確保される。

（ｖ）次いで使用水量が増加し、圧力タンク内圧が降下
し、圧力が再始動圧まで達すると、ポンプ・モータは再
始動する。

（■１）再始動後、一定時間を経過すると、制御部から
の信号により電磁弁が閉じて、圧力タンクが再び当該シ
ステム系内から切り離され、定常運転状態となけ、再び
安定した推定末端圧一定制御又は吐出圧カ一定制御を行
なうことができる。

〔実施例］ 次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す吐出圧カ一定制御
又は圧力と周波数の関係を利用した推定末端圧カ一定制
御を行なう可変速給水装置のフローシートである。

図において、周波数を変えて回転数の制御を行なうモー
タ１１によって駆動されるポンプ（給水ポンプ）１２の
吐出側の主配管１３は、逆止弁１４、仕切弁１５の下流
側の途中に、圧力タンク配管１３ａを分岐し、その端部
に圧力タンク２が取付けられておけ、該圧力タンク配管
１３ａの途中に、電磁弁１６が取付けられ、その前後に
仕切弁１５ａが取付けられている。

上記圧力タンク配管１３ａの分岐点には、圧力センサ３
が取付けられておけ、更に主配管１３の下流側には流量
スインチ４が取付けられ、給水端末部へ連通されている
。

一方、制御装置５は、上記可変速モータ１１に接続され
該モータ１１の回転数を制御する可変速装置６と、圧力
センサ３に接続され主配管１３内の圧力値によって可変
速装置とを制御するＰＩ制御装置７と、各運転点におけ
る回転数と圧力との関係を予め設定するための、可変速
装置６がら入力されＰ１制御装置７へ出力するように接
続された演算部８と、主配管１３上の流量スイッチ４に
よって少水量を検知された末端部での給水量の入力に基
づいて、タンク配管１３ａ上の電磁弁１６を制御するよ
うにそれぞれ接続される制御部９とを備えている。

次に、作用について説明する。

当該給水ポンプの可変速自動運転をスタートさせると、
い）当初、電磁弁１６は閉じておけ、圧力タンク２は当
該システム系内から切り離されている。

（１１）制御部Ｍ５の演算部８で可変速装置６がらの現
在の回転数信号から予め設定した目標圧力０ と圧力センサ３のブ１１セス値とをｌ）　１制御装律＆
比較演算し、可変速装置６により適正な電動機回転数指
令を出力し、安定した推定末端圧カー・定制御又は吐出
圧カ一定制御が胃られる。

（ｉｉｉ　）負荷側の使用水量が少なくなると、流量ス
イッチ４が少水量を検知して、ポンプモータが最高回転
数で運転を行なう。その際、制ａｌ１部９からの信号に
より電磁弁１６が開いて圧力タンク２か当該システム系
内につながけ、該圧力タンク２・＼蓄圧を行なう。

（ＩＶ）蓄圧が完了すると、ポンプ・モータ１は停止す
る。このように、該ポンプ・モータ１が停止するごとに
より省エネルギが図られ、ポンプ停止中は圧力タンク２
により必要圧力が確保される。

（ｖ）使用水量が増加し、圧力タンク２内圧が降下し、
圧力が再始動圧まで達すると、ポンプ・モータ１は再始
動する。

（■１）再始動後、一定時間を経過すると、制御部９か
らの信号により電磁弁１６が閉して、圧力タンク２が再
び当該システム系内から切り離され、定常運転状態とな
け、再び安定した推定末端圧−足利１１１１又は吐出圧
力−・定制御を行なうことができる。

上記した作用（作動状ｊｔＫｉ）は、第３図のフロチャ
ー１〜に示されている。

次に第２図は、本発明の第２実施例を示す圧力と流量の
関係を利用した推定末端圧カー・定制御を行なう可変速
給水装置のフロートシート間中、第１図に記載した符号
と同一・の符号ば同一ないし同類部分を示すものとする
。

この実施例ではポンプ１２の吐出側の主配管１３にの流
量スイッチ４の下流側に流量センリー１０が取付ｉＪら
れ、該流量センサ１０ば、各運転点におりる流量と圧力
の関係を予め設定するための演算部８に接続されている
。前記した第１実施例（第１図）では、制ｉｆｆｌ装置
５の演算部８で現在の回転数信号を可変速装置６から入
力するようにしたのに対し、この実施例では、上記のよ
うに現在の回転数信号を主配管１３」二に設けた流量セ
ンサ１０から入力するよ・うにしている点で相違し、そ
の他の点では変りはない。

１ ２ 上記した第１及び第２の両実施例によれは、圧力タンク
を付けることによる省エネルギ効果を損なわずに、定常
運転状態において圧力タンクによる圧力脈動の影響を受
けず、常に安定した推定末端圧カ一定制御又は吐出圧カ
一定制御がｊ）１られる。

第４図及び第５図は、上記の効果を示すものである。第
４図は、負荷水量が一定での定常状態を、横軸に時間、
縦軸に圧力と回転数をそれぞれとって示した線図であっ
て、同図（ａ）は従来方式を示し、同図（ｂ）は本発明
のものを示している。

ごれら両図を比較して明らかなように、従来方式（ａ図
）ではハンチング状態を呈するのに対し、本発明（ｂ図
）では、殆ど脈動がのられない。

同様に第５図は、負荷水量が変化した後の収束状態を、
横軸に時間、縦軸に圧力と回転数をそれぞれとって示し
た線図であって、同図（ａ）は従来方式を示し、同図（
１））は本発明のものを示している。

ごれら両図を比較して明らかなように、従来方式（ａ図
）に比べて本発明のもの（ｂ図）が脈動なく収束してい
る状態がよく示されている。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればポンプと、圧力タ
ンクと、ポンプの吐出圧力を検知する圧力センサと、ポ
ンプの吐出流量で少水量を検知できる流量スイッチと、
ポンプの可変速装置、ＰＩ制御装置、各運転点における
回転数又は流量と圧力との関係を予め設定する演算部及
び制御部を有する制御装置とを備え、ポンプを可変速運
転することにより推定末端圧カー一定に保ら又は吐出圧
力を一定に保つようにした可変速給水装置において、圧
力タンク配管に電磁弁を取付け、該電磁弁を、定常運転
時は閉し、少水量時に開いてポンプ停止前に圧力タンク
内に蓄圧し、その後にポンプを停止させ、再度圧力が低
下してポンプ再始動後に閉しるように制？Ｍｌｌするこ
と（運転方法）によけ、圧力タンクを付番Ｊることによ
る少エネルギ効果を損わずに、常に安定した推定末端圧
カ一定制御又は吐出圧カ一定制御が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及第２図は本発明の第１実施例及び第２３ ４ 実施例を示す可変速給水装置のフローシート、第３図は
本発明の実施例の作用を示すフローチャート、第４図（
ａ）及び（ｂ）は負荷水量が一定での定常状態を示す従
来方式と本発明との比較線図、第５図（ａ）及び（ｔ）
）は負荷水量が変化した後の収束状態を示す従来方式と
本発明との比較線図、第６図及び第７図は従来の制御方
式を示す線図である。 １・・・ポンプ・モータ、１１・・・モータ、１２・・
・ポンプ、１３・・・主配管、１４・・・逆止弁、１５
．１５ａ・・・仕切弁、１６・・・電磁弁、２・・・圧
力タンク、３・・・圧力センサ、４・・・流量スイッチ
、５・・・制御装置、６・・・可変速装置、７・・・Ｐ
Ｉ制御装置、８・・演算部、９・・・制御部、１０・・
・流量センサ。 ■ 第１図 口！ｌ１ｌｌｉ！彫 回ぼ捗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプと、該ポンプの吐出側に設けた圧力タンクと
   、ポンプの吐出圧力を検知する圧力センサと、ポンプの
   吐出流量で少水量を検知できる流量スイッチと、ポンプ
   を可変速する可変速装置、ＰＩ制御装置、各運転点にお
   ける回転数と圧力の関係又は流量と圧力の関係を予め設
   定する演算部及び制御部を有する制御装置とを備え、ポ
   ンプを可変速させることによりポンプの末端圧力を推定
   方式により一定に保ち又はポンプの吐出圧力を一定に保
   つようにした可変速給水装置において、前記圧力タンク
   の手前に電磁弁を取付け、該電磁弁を開閉することによ
   り定常運転時の圧力タンクによる圧力脈動を防止するよ
   うにしたことを特徴とする可変速給水装置。 ２、電磁弁を、ポンプ吐出側に接続される主配管から分
   岐された圧力タンク配管の途中に取付けたことを特徴と
   する請求項１記載の可変速給水装置。 ３、ポンプと、該ポンプの吐出側に設けた圧力タンクと
   、ポンプの吐出圧力を検知する圧力センサと、ポンプの
   吐出流量で少水量を検知できる流量スイッチと、ポンプ
   を可変速する可変速装置、ＰＩ制御装置、各運転点にお
   ける回転数と圧力の関係又は流量と圧力の関係を予め設
   定する演算部及び制御部を有する制御装置とを備え、ポ
   ンプを可変速させることによりポンプの末端圧力を推定
   方式により一定に保ち又はポンプの吐出圧力を一定に保
   つようにした可変速給水装置の運転方法において、定常
   運転時は圧力タンク配管途中に取り付けた電磁弁を閉じ
   、少水量時に、ポンプを停止させる前に圧力タンク内に
   水を蓄圧する際に電磁弁を開き、その後にポンプを停止
   させ、再度圧力が低下しポンプが再始動した後に電磁弁
   を 閉じるようにしたことを特徴とする運転方法。